Bài giảng CAD/CAM/CNC - Phần 4: CAM (Computer Aided Manufacturing). Sản xuất nhờ máy tính

Nội dung text: Bài giảng CAD/CAM/CNC - Phần 4: CAM (Computer Aided Manufacturing). Sản xuất nhờ máy tính

1. PHẦN 4. CAM – Computer Aided Manufacturing SẢN XUẤT NHỜ MÁY TÍNH NỘI DUNG Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 1. ĐIỀU KHIỂN SỐ - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH NC Khoa Khoa Khí Cơ 3. ĐIỀU KHIỂN MÁY CNC – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 1
2. 4.1. ĐIỀU KHIỂN SỐ (ĐKS) - SỰ KHỞI ĐẦU CỦA CAM 1. Điều khiển số là gì? 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 3. Các thành phần của hệ thống ĐKS 4. Thủ tục điều khiển số 5. Hệ toạ độ trên hệ thống ĐKS Khoa Khoa Khí Cơ – 6. Các phương pháp điều khiển chuyển động trong NC 7. Các ứng dụng của ĐKS 8. Ưu nhược điểm của ĐKS Trường Trường ĐHBK TP.HCM 2
3. 1. Điều khiển số là gì ? • NC = Numerical Control Môn Môn học: CAD/CAM/CNC • CNC = Computer Numerical Control – • Các hoạt động được điều khiển bằng cách nhập trực tiếp dữ liệu số Khoa Khoa Khí Cơ – • Một dạng tự động hố lập trình vạn năng • Máy cơng cụ được điều khiển bằng hàng loạt các lệnh được mã hố Trường Trường ĐHBK TP.HCM 3
4. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS 1. 1725 – Phiếu đục lỗ được dùng để tạo mẫu quần áo 2. 1808 – Phiếu đục lỗ trên lá kim loại được dùng để điều khiển tự động máy thêu 3. 1863 – Tự động điều khiển chơi nhạc trên piano nhờ băng lỗ Môn Môn học: CAD/CAM/CNC 4. 1940 – John Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu – đục lỗ để ghi các dữ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ. 5. 1952 – Máy cơng cụ NC điều khiển số đầu tiên Khoa Khoa Khí Cơ – 6. 1959 - Ngơn ngữ APT được đưa vào sử dụng 7. 1960s – Điều khiển số trực tiếp (DNC) 8. 1963 - Đồ hoạ máy tính 9. 1970s - Máy CNC được đưa vào sử dụng 10. 1980s – Điều khiển số phân phối được đưa vào sử dụng Trường Trường ĐHBK TP.HCM CAD/CAM 4
5. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS – Máy điều khiển số cổ điển chủ yếu dựa trên công trình của một người có tên là John Môn Môn học: CAD/CAM/CNC Parsons. – – Từ những năm 1940 Parsons đã sáng chế ra phương pháp dùng phiếu đục lỗ để ghi các dữ Khoa Khoa Khí Cơ liệu về vị trí tọa độ để điều khiển máy công cụ . – Máy được điều khiển để chuyển động theo từng tọa độ, nhờ đó tạo ra được bề mặt cần thiết của cánh máy bay. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 5
6. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS ▪ Năm 1948 J. Parson giới thiệu hiểu biết của mình cho không lực Hoa Kỳ. Cơ quan này sau đó đã Môn Môn học: CAD/CAM/CNC tài trợ cho một loạt các đề tài nghiên cứu ở phòng – thí nghiệm Servomechanism của MIT (Masschusetts Institute of Technology). Khoa Khoa Khí Cơ ▪ Công trình đầu tiên tại MIT là phát triển một – mẫu máy phay NC bằng cách điều khiển chuyển động của đầu dao theo 3 trục tọa độ. Mẫu máy NC đầu tiên được triển lãm vào năm 1952. Từ 1953 khả năng của máy NC đã được chứng minh. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 6
7. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Một thời gian ngắn sau, các nhà chế tạo máy bắt đầu chế tạo các máy NC để bán, và các nhà công Môn Môn học: CAD/CAM/CNC nghiệp, đặc biệt là các nhà chế tạo máy bay đã – dùng máy NC để chế tạo các chi tiết cần thiết cho họ. Khoa Khoa Khí Cơ Hoa kỳ tiếp tục cố gắng phát triển NC bằng cách – tiếp tục tài trợ cho MIT nghiên cứu ngôn ngữ lập trình để điều khiển máy NC. Kết qủa của việc này là sự ra đời của ngôn ngữ APT: Automatically Programmed Tools vào năm 1959 Trường Trường ĐHBK TP.HCM 7
8. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Mục tiêu của việc nghiên cứu APT là đảm bảo một phương tiện để người lập trình gia công có thể nhập Môn Môn học: CAD/CAM/CNC các câu lệnh vào máy NC. Mặc dù APT bị chỉ trích – là thứ ngôn ngữ quá đồ sộ đối với nhiều máy tính, nó vẫn là công cụ chính yếu và vẫn được dùng rộng Khoa Khoa Khí Cơ rãi trong công nghiệp ngày nay và nhiều ngôn ngữ – lập trình mới là dựa trên APT. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 8
9. 2. Lịch sử phát triển của ĐKS C I M Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – C A D / C A M C A D F MS Khoa Khoa Khí Cơ – C N C N C 1950 1960 1970 1980 1990 Trường Trường ĐHBK TP.HCM 9
10. 3. Các thành phần cơ bản của hệ thống NC Hệ thống Chương trình điều khiển Máy công cụ Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Khoa Khoa Khí Cơ – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 10
11. Chương trình điều khiển Là những tập hợp những câu lệnh điều khiển máy phải làm gì. Các lệnh này được mã hóa ở dạng số và ký hiệu mà thiết bị điều khiển có thể nhận dạng được. Chương trình đđiều khiển có thể đđược lưu trữ trên phiếu đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ. Thí dụ Môn Môn học: CAD/CAM/CNC chương trình gia công: – % G90 G40 G80 Dụng cụ T2M06S3000 G0 Z1. Khoa Khoa Khí Cơ X2. Y2. – Z.1 G1 Z-1. F10. X6. Y6. G1 X3. G3X2.Y5.R1. G1Y2. Đường chạy dao G0 Z1. Trường Trường ĐHBK TP.HCM X0. Y0. % 11
12. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Phiếu đụclỗ 12
13. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Băng Băng lỗ 13
14. Các phương pháp lập trình - Bằng tay Môn Môn học: CAD/CAM/CNC Bằng máy tính – - Chương trình được chuẩn bị bởi lập trình viên, Khoa Khoa Khí Cơ – trong đó người lập trình chỉ ra từng bước theo trình tự công nghệ. Đối với máy công cụ, các bước công nghệ là các chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt và phôi. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 14
15. Lập trình bằng tay Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Người lập trình nhập từng lệnh trên máy CNC Khoa Khoa Khí Cơ – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 15
16. Lập trình nhờ hệ thống CAD/CAM CAD CAM Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Khoa Khoa Khí Cơ CNC – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 16
17. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Chạy kiểm tra chương trình trên máy tính trênmáy trình chương kiểmtra Chạy 17
18. Bộ điều khiển Là thành phần thứ 2 của hệ thống điều Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – khiển số. Nó bao gồm các bo mạch điện tử và Khoa Khoa Khí Cơ – phần cứng có thể đọc và biên dịch chương trình điều khiển và truyền đến máy công cụ. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 18
19. Các phần tử cơ bản của bộ phận điều khiển - Bộ lưu dữ liệu - Bộ phân phối dữ liệu Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – - Bộ liên hệ ngược - Bộ điều khiển tuần tự để phối hợp hoạt động của các phần tử trên. Khoa Khoa Khí Cơ – Cần phải lưu ý là gần như tất cả các máy NC hiện đại được bán là có trang bị bộ điều khiển gọi là Microcomputer. Vì vậy mà chúng được gọi là máy CNC. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 19
20. Máy công cụ hoặc quá trình được điều khiển khác –Máy công cụ bao gồm bàn máy và trục chính cũng như các mô tơ và các bộ Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – điều khiển cần thiết để máy hoạt động. Nó cũng bao gồm những dụng cụ cắt, đồ gá và các thiết bị phụ khác cần cho Khoa Khoa Khí Cơ – việc gia công –Các máy NC rất đa dạng: từ những máy khoan lỗ, đục lỗ đơn giản đến các trung tâm gia công thông minh. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 20
21. Máy phay CNC Máy tiện Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – CNC Khoa Khoa Khí Cơ – Trường Trường ĐHBK TP.HCM 21
22. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Máy cắt dây - WEDM 22
23. 4. Thủ tục điều khiển số (NC) 1.Lập kế hoạch gia công (Process Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Planning) 2.Lập trình gia công NC (Part Khoa Khoa Khí Cơ – programming) 3.Kiểm tra chương trình 4.Thực hiện việc gia công trên máy CNC Trường Trường ĐHBK TP.HCM 23
24. 5. Hệ tọa độ trong NC Cần thiết để người lập trình lên kế hoạch Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – chuyển động cho dụng cụ so với chi tiết gia công. Khoa Khoa Khí Cơ Khi lập trình chi tiết coi như đứng yên còn – dụng cụ thì di chuyển so với chi tiết gia công. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 24
25. Hệ tọa độ Đề-cạc 2D Y P2 Ví dụ: Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – P1 P1 X = 80 Y = 40 P2 X = -80 Y = 70 X Khoa Khoa Khí Cơ – P3 X = -50 Y = -40 P3 P4 X = 40 Y = -70 P4 Trường Trường ĐHBK TP.HCM 25
26. Hệ tọa độ Đề-cạc 3D Z Y Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – P1 Ví dụ: P1 X = 30 Y = 2 Z = 0 Khoa Khoa Khí Cơ X P2 X = 30 Y = 0 Z = -10 – P2 Trường Trường ĐHBK TP.HCM 26
27. Quy tắc bàn tay phải +Y Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – + X Khoa Khoa Khí Cơ – +Z Trường Trường ĐHBK TP.HCM 27
28. Hệ tọa độ máy và phôi trên máy phay CNC Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Z Y Z Y M X Khoa Khoa Khí Cơ – W X Trường Trường ĐHBK TP.HCM 28
29. Hệ tọa độ máy và phơi trên máy tiện +X Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – M +Z Khoa Khoa Khí Cơ – W Trường Trường ĐHBK TP.HCM 29
30. Điểm 0 cố định và điểm 0 di động 1/ Điểm 0 cố định: Gốc tọa độ luôn luôn không đổi trên bàn máy (Home). Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 2. Điểm 0 di động: Nằm ở bất cứ vị trí nào của bàn máy, do người lập trình quy định khi lập chương trình gia công. Điểm này thường Khoa Khoa Khí Cơ – là một điểm trên một góc phôi hoặc tâm phôi. Khi so dao, cho dụng cụ di chuyển đến vị trí này và người vận hành xác định đó là điểm không của phôi. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 30
31. Vị trí tuyệt đối và tương đối Vị trí của dụng cụ so với điểm 0 có thể là Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – tuyệt đối hoặc tương đối. Khi ở vị trí tuyệt đối tọa độ dụng cụ luôn luôn tính từ điểm 0 của gốc tọa độ. Khi ở vị trí tương đối, vị trí Khoa Khoa Khí Cơ – sau của dụng cụ luôn luôn được tính từ vị trí trước đó của dụng cụ Trường Trường ĐHBK TP.HCM 31
32. Vị trí tuyệt đối và tương đối B 70 Vị trí tiếp theo Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – Vị trí hiện tại 40 A Khoa Khoa Khí Cơ – 20 30 50 Trường Trường ĐHBK TP.HCM 32
33. 6. Các dạng điều khiển chuyển động trong hệ thống NC ➢ Điều khiển điểm. Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – ➢ Điều khiển đọan. ➢ Điều khiển đường - Điều khiển 2D. Khoa Khoa Khí Cơ – - Điều khiển 2½D. - Điều khiển 3D. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 33
34. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Điều Điều khiển điểm 34
35. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Điều Điều khiển đoạn 35
36. Điều khiển đường Tùy theo số lượng các Môn Môn học: CAD/CAM/CNC trục được điều khiển – đồng thời mà ta chia ra: Khoa Khoa Khí Cơ – - Điều khiển 2D. - Điều khiển 2½D. - Điều khiển 3D. Trường Trường ĐHBK TP.HCM 36
37. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển 2D 37
38. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển 2½D 38
39. Trường ĐHBK TP.HCM – Khoa Cơ Khí – Môn học: CAD/CAM/CNC Điều khiển 3D 39
40. Độ chính xác của đường cong Đường cong hiện tại Dung sai trong Đường cong hiện Môn Môn học: CAD/CAM/CNC tại – Dung sai ngoài Khoa Khoa Khí Cơ Đường cong hiện – tại Giới hạn dung sai ngoài Trường dung sai Giới hạn dung sai trong Trường Trường ĐHBK TP.HCM 40
41. 7. Các ứng dụng của điều khiển số Được ứng dụng rộng rãi hiện nay đặc biệt là trong gia công kim loại: Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – - Phay - Khoan và các nguyên công tương tự Khoa Khoa Khí Cơ - Tiện – - Mài - Cắt dây - Bắn điện Trường Trường ĐHBK TP.HCM 41
42. Hệ thống điều khiển NC cũng được dùng trong các lĩnh khác - Máy dập - Máy cắt bằng Plasme Môn Môn học: CAD/CAM/CNC - Máy hàn - Các công nghệ Laser – - In bản vẽ tự động - Máy đan tự động (thêu) - Máy lắp ráp - Máy cắt quần áo Khoa Khoa Khí Cơ – - Máy uốn ống - Máy tán đinh tự động - Máy cắt gió đá - Máy buộc dây Trường Trường ĐHBK TP.HCM 42
43. Đặc điểm chung của các loại sản phẩm làm trên máy NC 1/ Các chi tiết thường được gia công với số lượng nhỏ. 2/ Hình dạng phức tạp Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – 3/ Có nhiều nguyên công phải được thực hiện 4/ Nhiều kim loại phải loại bỏ 5/ Thiết kế kỹ thuật giống nhau Khoa Khoa Khí Cơ – 6/ Chi tiết phải có yêu cầu chính xác cao 7/ Là loại sản phẩm đắt tiền nên một sai lầm nhỏ có thể trả giá lớn 8/ Các sản phẩm yêu cầu phải kiểm tra 100%. 9/ Thường loạt sản xuất khoảng 50 cái hoặc nhỏ hơn. Trường Trường ĐHBK TP.HCM Sản xuất loạt nhỏ và loạt vừa là lý tưởng để dùng máy NC. 43
44. 8. Ưu nhược điểm của điều khiển số Ưu điểm của NC Nhược điểm của NC - Giảm thời gian chạy - Gía thành đầu tư cao Môn Môn học: CAD/CAM/CNC – không - Giá thành bảo trì cao - Giảm thời gian gá đặt - Phải chọn và huấn - Giảm thời gian gia công luyện đội ngũ NC Khoa Khoa Khí Cơ - Sản xuất mềm dẻo hơn – - Nâng cao chất lượng sản phẩm - Giảm tồn kho - Giảm diện tích mặt bằng Trường Trường ĐHBK TP.HCM 44
45. Tĩm lược Qua bài này chúng ta đã xem xét các vấn đề sau: 1. Điều khiển số là gì? 2. Lịch sử phát triển của ĐKS Môn Môn học: CAD/CAM/CNC 3. Các thành phần của hệ thống ĐKS – 4. Thủ tục điều khiển số 5. Hệ toạ độ trên hệ thống ĐKS Khoa Khoa Khí Cơ 6. Các phương pháp điều khiển chuyển động trong NC – 7. Các ứng dụng của ĐKS 8. Ưu nhược điểm của ĐKS Trường Trường ĐHBK TP.HCM 45